Информационные технологии. 46

Негосударственное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Русско-Британский Институт Управления»

(НОУВПО РБИУ)

Факультет очного обучения

РЕФЕРАТ ПО ИНФОРМАТИКЕ НА ТЕМУ «ИНФОРМАЦИОННЫЕ  ТЕХНОЛОГИИ»

для студентов  заочного факультета

Челябинск – 2003

Информация. Информатика. Микроэлектроника.

Сегодня, в век информатизации и компьютеризации, информация является таким же ресурсом, как трудовые, материальные и энергетические. Информация (informatio) - разъяснение, осведомленность, изложение. Информация - ценнейший ресурс наряду с такими традиционными видами ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др., а значит, процесс ее переработки по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно воспринимать как технологию.

Исторически первым носителем  человеческих информации, знаний была речь, представлявшая изначально кодированные звуки для координации действий в человеческом сообществе. Затем  появилось наскальное письмо каменного  века, далее пиктограммы (“иконы”) бронзового века, иероглифическое письмо (сохраненное до сих пор, например, в Китае) и письмо “обычное” - конкатенацией  букв алфавита в слоги (“слоговое  письмо”) и т.д.

Объединение систем, процессов, связанных с понятиями “информация”, “управление” привело к появлению  нового предмета “кибернетика (или науки об управлении в живых организмах и автоматах)” (40-ые годы 20-го века), изучающей информационные процессы в живых организмах и машинах (автоматах).  
Кибернетика явилась одной из важных предпосылок появления и развития информатики. В последнее время, предмет кибернетики понемногу, видимо, “поглощается” предметом информатики. Но при этом информатика не зачеркивает кибернетику, которая теперь может развиваться сильнее, используя результаты, методы и технологии информатики.

Подлинная информационная революция связана, прежде всего, с  созданием электронно-вычислительных машин в конце 40-х годов, и с  этого же времени исчисляется  эра развития информационной технологии, материальное ядро которой образует микроэлектроника. Микроэлектроника формирует элементную базу всех современных средств приема, передачи и обработки информации, систем управления и связи.  
Сама микроэлектроника возникла первоначально именно как технология: в едином кристаллическом устройстве оказалось возможным сформировать все основные элементы электронных схем

Информационные технологии (ИТ)

Понятие ИТ - информационные технологии

Информационные технологии (ИТ) — это процессы, использующие совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися в компьютерах. 

Рисунок 1

Согласно определению, принятому  ЮНЕСКО, ИТ (Информационные технологии) — это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы.  
Сами ИТ требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

Этапы развития ИТ (информационных технологий)

Важнейшими историческими  этапами развития ИТ является письменность, изобретение книгопечатания, использование почты, телефона, телеграфа, телевидения. Особое место в развитии ИТ занимают компьютеры, электронная почта и широкое использование компьютерных сетей (локальных и глобальных), которые обеспечивают не только содержательную обработку информации, но и передачу текстовых, мультимедийных (графика, видео и звук) и других материалов практически на любые расстояния в реальном масштабе времени.

ИТ (Информационные технологии) являются наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества.  
К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации.

Существует  несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления. Общим  для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением ПК (персональных компьютеров) начался  новый этап развития ИТ. Основной целью  становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека, как для профессиональной, так  и для бытовой сферы. Может  быть рассмотрена следующая классификация  развития ИТ по признакам:

• По виду задач и по виду процессов обработки информации.
• 1-й этап (60 - 70-е гг.) — обработка данных в вычислительных центрах в режиме коллективного пользования.
• 2-й этап (с 80-х гг.) — создание ИТ, направленных на решение стратегических задач.
• По используемому техническому обеспечению
• 1-й этап (до конца 60-х гг.) – решение проблемы обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств.
• 2-и этап (до конца 70-х гг.) -распространение ЭВМ серии IBM/360
• 3-й этап (с начала 80-х гг.) — компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а ИТ — средством поддержки принятия его решений
• 4-йэтап (с начала 90-х гг.) — создание современной технологии межорганизационных связей и ИС.
• По преимуществам, которое приносит компьютерная технология:
• 1-й этап (с начала 60-х гг.)-обеспечение эффективной обработкой информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров. Основным критерием оценки эффективности создаваемых ИС была разница между затраченными на разработку и сэкономленными в результате внедрения средствами. Основной проблемой на этом этапе была психологическая — плохое взаимодействие пользователей, для которых создавались ИТ, и разработчиков из-за различия их взглядов и понимания решаемых проблем. Как следствие этой проблемы, создавались системы, которые пользователи плохо воспринимали и, несмотря на их достаточно большие возможности, не использовали в полной мере.
• 2-й этап (с середины 70-х гг.) связан с появлением персональных компьютеров. Изменился подход к созданию ИС — ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Пользователь заинтересован в проводимой разработке, налаживается контакт с разработчиком, возникает взаимопонимание обеих групп специалистов. На этом этапе используется как централизованная обработка данных, характерная для первого этапа, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными базами данных на рабочем месте пользователя.
• 3-й этап (с начала 90-х гг.) связан с понятием анализа стратегических преимуществ в бизнесе и основан на достижениях телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации.
• По применяемому инструментарию ИТ
• 1-й этап (до второй половины XIX в.) — "ручная" ИТ, инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга. Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии — представление информации в нужной форме.
• 2-й этап (с конца XIX в.) — "механическая" технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащенная более совершенными средствами доставки почта. Основная цель технологии — представление информации в нужной форме более удобными средствами.
• 3-й этап (40 — 60-е гг. XX в.) — "электрическая" технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны. Изменяется цель технологии. Акцент в информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания.
• 4-й этап (с начала 70-х гг.) — "электронная" технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе ИС, оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для различных сфер использования, особенно на организацию аналитической работы. Был приобретен опыт формирования содержательной стороны информации и подготовлена профессиональная, психологическая и социальная база для перехода на новый этап развития технологии.
• 5-й этап (с середины 80-х гг.) — "компьютерная" ("новая") технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе происходит процесс персонализации ИС, которая проявляется в создании систем поддержки принятия решений. Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети.
• По методологии использования ИТ
• 1-й этап (до конца 80-х гг.) - централизованная обработка информации на ЭВМ вычислительных центров. Создавались крупные вычислительные центры коллективного пользования, оснащенные большими ЭВМ. Применение таких ЭВМ позволяло обрабатывать большие массивы входной информации и получать на этой основе различные виды информационной продукции, которая затем передавалась пользователям.
• 2-й этап (до конца 90-х гг.) - децентрализованная обработка информации связанная с появлением ПК и развитием средств телекоммуникаций.
• 3-й этап - рациональная обработка информации. Достоинства и недостатки централизованной и де-централизованной ИТ привели к необходимости разумного сочетания того, и другого подхода.

В наше время большое  внимание в области ИТ уделяется электронному моделированию, которое становится неотъемлемой частью интеллектуальной деятельности человечества.  
Сопоставление «электронного мозга» с человеческим привело к идее создания нейрокомпьютера, как ЭВМ, которые могут обучаться. Нейрокомпьютер поступает так же, как человек, т.е. многократно просматривает информацию, делает множество ошибок учится на них, исправляет их и, наконец, успешно справляется с задачей. Нейрокомпьютеры применяются для распознавания образов, восприятия человеческой речи, рукописного текста и т.д.

Цели внедрения информационных технологий

Основная цель ИТ (информационных технологий) — в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию, с целью ее анализа, и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия. Общая структура ИТ может быть разделена на последовательность базовых процедур:

• Сбор новой и поиск накопленной в разных источниках информации о состоянии изучаемых или используемых объектов, процессов и явлений;
• Передача информации от места сбора к месту обработки или использование с сохранением информации при наличии помех;
• Адаптацияновых данных к имеющимся моделям, комплексная обработка информации, проведение вычислительных экспериментов, выработка решений и сценариев оптимального поведения, принятия решений;
• Совершенствование математических моделей, расширение баз знаний, экспертных систем;
• Создание технических и технологических средств (рабочих станций, информационных хранилищ, средств отображения моделей и информации, средств редактирования информации, информационно-аналитических центров, коммуникационных систем и т. д.);
• Планирование оптимальной системы обработки информации с целью совершенствования контроля достоверности информации, уточнение вариантов ранее принятых решений;
• Анализ практических результатов использования системы информатизации, контроль эффективности, прогнозирование деятельности, диагностика работы подсистем.

Информация в  ИС - это предмет потребления и средство достижения поставленных целей. В связи с этим имеется два взгляда на место человека в ИТ. Человек это:

• Один из элементов системы , использующей ИТ, на которого с целевой необходимостью замыкаются информационные потоки. В этом случае целью создания ИТ является рациональная организация информационных взаимодействий, подчиненных основным целям предприятия. Сами ИТ являются одним из системообразующих и интегрирующих факторов, обеспечивающих согласование и координацию информационных взаимоотношений на предприятии, во втором – это механизм производства и распределения информации.
• Конечное звено ИТ (информационных технологий) - получатель вырабатываемого ею информации. В этом случае целью создания ИТ – это производство и распределение информационных ресурсов. Информация здесь – предмет потребления.

Современные ИТ - информационные технологии

В современном обществе основным техническим средством  технологии переработки информации служит ПК, который существенно повлиял  как на концеп цию построения и использования технологических процессов, так и на качество результатной информации.

Внедрение ПК в информационную сферу и применение телекоммуникационных средств связи определили современный  этап развития ИТ. В понятие современной  ИТ включены также коммуникационные технологии, которые обеспечивают передачу информации разными средствами, а именно — телефон, телеграф, теле-коммуникации, факс и др.

Пользователям, не владеющим языками  программирования, предоставлена возможность  прямого общения с ЭВМ в  режиме диалогового общения, что  позволяет создать комфортную работу при использовании мощного программно-аппаратного  обеспечения (БД, экспертные системы  и базы знаний). Кроме того, обеспечивается не только автоматизация процесса смены  формы и местонахождения информации, но и смена ее содержания.  

Рисунок 2

Современная ИТ - информационная технология — это ИТ с "дружественным" интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства. Три основных принципа компьютерной ИТ:

• Интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером;
• Интегрированность (стыковка, взаимосвязь) с другими программными продуктами;
• Гибкость процесса изменения, как данных, так и постановок задач.

Основу современных ИТ - информационных технологий составляют три технических достижения:

• появление новой среды накопления информации - магнитные и оптические диски ;
• развитие современные средства связи , в том числе и спутниковых;
• постоянное совершенствование компьютнров и ПО для автоматизированной обработки и передачи информации в реальном масштабе времени.

В таблице приведены  основные характерные черты современной  ИТ.

Таблица 1

Особенности современных  ИТ (информационных технологий) :

• Работа пользователя в режиме манипулирования (без программирования) данными. Пользователь не должен знать и помнить, а должен видеть (устройства вывода) и действовать (устройства ввода)
• Сквозная информационная поддержка на всех этапах прохождения информации на основе интегрированной БД, которая предусматривает единую форму введения, поиска, отображения, обновления и защиты информации
• Безбумажный процесс обработки документа, во время которого на бумаге фиксируется только его окончательный вариант, а промежуточные версии и необходимые данные, записанных на носителях, поставляются пользователю через экран дисплея ПК
• Интерактивный (диалоговый) режим решения задач с широкими возможностями для пользователя
• Коллективное изготовление документа на основе группы ПК, объединенных средствами коммуникации
• Адаптивная переработка формы и способов подачи информации в процессе решения задачи.

Ниже перечислены современные  ИТ, наиболее часто используемые в системах различного типа и назначения.

Современные ИТ - информационные технологии:

• математическое  и компьютерное моделирование;
• БД и знаний;
• экспертные и интеллектуальные системы;
• средства, технологии планирования и управления с помощью электронных таблиц;
• электронная почта и телекоммуникационные средства;
• интегрированные пакеты прикладных программ и среды;
• средства, методы и технологии машинной графики и анимации;
• средства, методы и технологии мультимедиа;
• гипертекстовые технологии и WWW-технологии;
• CASE -технологии и др.

Система. Общие понятия  о системе

Термин система 

Под термином система понимается объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность взаимосвязанных разнородных элементов работающих как единое целое. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям. Это целое приобретает некоторое свойство, отсутствующее у элементов в отдельности. 
Признаки системности описываются тремя принципами.

Признаки системности:

• Внешней целостности - обособленность или относительная обособленность системы в окружающем мире;
• Внутренней целостности - свойства системы зависят от свойств её элементов и взаимосвязей между ними . Нарушение этих взаимосвязей может привести к тому , что система не сможет выполнять свои функции;
• Иерархичности - системе можно выделить различные подсистемы, с другой стороны сама система тоже является подсистемой другой более крупной подсистемы;

В информатике понятие "система" широко распространено и имеет множество  смысловых значений. Чаще всего оно  используется применительно к набору технических средств и программ. Системой может называться аппаратная часть компьютера. Системой может  также считаться множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами  ведения документации и управления расчетами.

Пример:

Несколько систем, состоящих  из разных элементов и направленных на реализацию разных целей.

Таблица 2

Общие понятия об информационных системах - ИС

ИТ тесно связана с информационными системами, которые являются для нее основной средой. Добавление к понятию "система" слова "информационная" отража ет цель ее создания и функционирования.

Термин информационные системы 

Информационная система (ИС) – это организационно-упорядоченная взаимосвязанная совокупность средств, и методов ИТ, а также используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Такое понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации ЭВМ и средств связи, реализующих информационные процессы и выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области.

ИС (информационная система) является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, БД, люди, различного рода технические и программные средства связи и т.д. Хотя сама идея ИС и некоторые принципы их организации возникли задолго до появления компьютеров, однако компьютеризация в десятки и сотни раз повысила эффективность ИС и расширила сферы их применения. 
Реализация функций ИС невозможна без знания ориентированной на нее ИТ. ИТ может существовать и вне сферы ИС. Таким образом, ИТ является более емким понятием, отражающим современное представление о процессах преобразования информации в информационном обществе.

В зависимости от конкретной области применения ИС могут очень  сильно различаться по своим функциям, архитектуре, реализации. Можно выделить основные свойства, которые являются общими для всех ИС.

Основные свойства информационных систем

1. Структура ИС, ее функциональное назначение должны соответствовать  поставленным целям 
2. Производство достоверной, надежной, своевременной и систематизированной информации, основанной на использование БД, экспертных систем и баз знаний. Так как любая ИС предназначена для сбора, хранения и обработки информации, то в основе любой ИС лежит среда хранения и доступа к данным. Среда должна обеспечивать уровень надежности хранения и эффективность доступа, которые соответствуют области применения ИС
3. ИС должна контролироваться людьми, ими пониматься и использоваться в соответствии с основными принципами, реализованными в виде стандарта предприятия на ИС. Интерфейс пользователя ИС должен быть легко понимаем на интуитивном уровне
4. Использование сетей передачи данных

Основные задачи информационных систем - ИС

ИС решают следующие  основные задачи.

Основные задачи информационных систем - ИС:

• Поиск, обработка и хранение информации, которая долго накапливается и утрата которой невосполнима. Компьютеризованные ИС предназначены для более быстрой и надежной обработки информации, чтобы люди не тратили время, чтобы избежать свойственных человеку случайных ошибок, чтобы сэкономить расходы, чтобы сделать жизнь людей более комфортной .
• Хранение данных разной структуры. Не существует развитой ИС работающей с одним однородным файлом данных. Более того, разумным требованием к информационной системе является то, чтобы она могла развиваться. Могут появиться новые функции, для выполнения которых требуются дополнительные данные с новой структурой. При этом вся накопленная ранее информация должна остаться сохранной. Теоретически можно решить эту задачу путем использования нескольких файлов внешней памяти, каждый из которых хранит данные с фиксированной структурой. В зависимости от способа организации используемой системы управления файлами эта структура может быть структурой записи файла или поддерживаться отдельной библиотечной функцией, написанной специально для данной ИС. Известны примеры реально функционирующих ИС, в которых ХД планировалось основывать на файлах. В результате развития большинства таких систем в них выделился отдельный компонент, который представляет собой разновидность системы управления базами данных (СУБД).
• Анализ и прогнозорование потоков информации различных видов и типов, перемещающихся в обществе. Изучаются потоки с целью их минимизации, стандартизации и приспособления для эффективной обработки на вычислительных машинах, а также особенности потоков информации, протекающей через различные каналы распространения информации.
• Иссиедование способов представления и хранения информации, создание специальных языков для формального описания информации различной природы, разработка специальных приемов сжатия и кодирования информации, аннотирования объемных документов и реферирования их. В рамках этого направления развиваются работы по созданию банков данных большого объема, хранящих информацию из различных областей знаний в форме, доступной для вычислительных машин.
• Построение процедур и технических средств для их реализации, с помощью которых можно автоматизировать процесс извлечения информации из документов, не предназначенных для вычислительных машин, а ориентированных на восприятие их человеком
• Создание информационно-поисковых систем, способных воспринимать запросы к информационным хранилищам, сформулированные на естественном языке, а также специальных языках запросов для систем такого типа.
• Создание сетей хранения, обработки и передачи информации, в состав которых входят информационные банки данных, терминалы , обрабатывающие центры и средства связи.

Конкретные задачи, которые  должны решаться информационной системой, зависят от той прикладной области, для которой предназначена система. Области применения информационных приложений разнообразны: банковское дело, управление производством, медицина, транспорт, образование и т.д.  
Тенденции развития современных ИТ приводят к постоянному возрастанию сложности ИС, создаваемых в различных областях. Современные крупные проекты ИС характеризуются, как правило, несколькими особонностями.

Характеристики  проектов ИС - информационных систем:

• Сложность описания - наличие достаточно большого количества функций, процессов, элементов данных и сложных взаимосвязи между ними, требующие тщательного моделирования и анализа данных и процессов;
• Наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема);
• Отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;
• Необходимые интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;
• Функционирование в неоднородной средена нескольких аппаратных платформах;
• Разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;
• Существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Этапы развития информационных систем - ИС

Понятие ИС (информационных систем) на протяжении своего существования претерпело значительные изменения. История развития ИС и цели их использования на разных пе риодах представлены в таблице.

Изменение подхода  к использованию ИС - информационных систем

Таблица 3